Lithium

Lithium ist heute ein sehr gefragtes Metall, da es bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien eine wichtige Verwendung findet. Und diese sind für E-Autos unentbehrlich. Lithium ist das leichteste aller Metalle und man braucht es auch in der Kerntechnik oder für besonders leichte Aluminium-Legierungen.

                                                  Abb. 1 Lithiumhaltige Minerale a) Kunzit, b) Lepidolith

Lithium-Erze

Lithiumhaltige Minerale (Abb. 1) sind eine Rohstoffquelle für das Metall. Aufgrund seines ungewöhnlich kleinen Ionenradius ist Lithium ein Element, das sich primär in magmatischen Gesteinen anreichert, also vor allem in hellen Graniten. Größere Vorkommen von Lithium führenden Mineralen gibt es u. a. in Westaustralien. Kunzit (Abb. 1a) ist eine Spodumen-Varietät, ein Kettensilikat aus der Pyroxengruppe und enthält etwa 8% Lithiumoxid. In der Erdkruste kommt Lithium mit durchschnittlich 20 ppm vor. Ein anders Mineral mit deutlichem Lithium-Gehalt von etwa 5 % ist Lepidotlith (Abb. 1b), ein weiches Schichtsilikat aus der Glimmer-Familie.

Gewinnung von Lithium aus Salzlaugen

Neben den klassischen mineralischen Quellen für Lithium gibt es noch ganz andere und ungewöhnliche. Die für die Gewinnung von Lithium wichtigeren „Lagerstätten“ bilden Salzlaugen, aus denen das Metall wesentlich billiger gewonnen werden kann als aus den Gesteinen. Es wird dort im Verlauf von Eindampfungsprozessen angereichert. Die größten entsprechenden Vorkommen befinden sich in Bolivien und Chile. Unter der Kruste der Salzwüsten verbergen sich große Mengen zähflüssigen Salzwassers, das Ionen von Lithium enthält. Unternehmen pumpen die Flüssigkeit nach oben und sammeln sie in Becken. Beim Verdunsten bleibt dann das lithiumhaltige Salz zurück. Die Gewinnung strapaziert jedoch die knappen Wasservorräte in der Region, weshalb es immer wieder zu Konflikten kommt.

Anwendung von Lithium

Wie bereits erwähnt findet Lithium die wichtigste Verwendung bei Batterien. Physikalisch betrachtet ist Lithium ideal für eine Batterie, denn es hat unter allen Elementen die stärkste Neigung, sein äußerstes Elektron abzugeben, so dass potenziell hohe Spannungen möglich sind. Gleichzeitig ist es das leichteste Metall und gibt gemessen an seinem Gewicht viel Energie ab. Seine sehr niedrige Dichte von 0,5 g/cm³ macht das Metall für leichte Legierungen interessant, beispielsweise für Aluminiumlegierungen, deren Dichte um bis zu 10 % reduziert werden kann. Vor allem Mehrstoff-Legierungen zusätzlich mit Kupfer, Magnesium und anderen Metallen wurden entwickelt. Dabei sind wegen der hohen Reaktivität von Lithium neue spezielle Gießtechniken notwendig. Solche Legierungen sind teuer und werden hauptsächlich in der Raumfahrt sowie im Militärbereich verwendet.

Übrigens: Das Kunzit-Foto wurde im Deutschen Edelsteinmuseum in Idar-Oberstein aufgenommen. Der dargestellte Kristall ist sehr groß, etwa 60 cm hoch. Schöne durchscheinende Kunzit-Kristalle eigenen sich als Edelsteine, da sie auch eine ausreichend hohe Mohs-Härte von etwa sieben haben. Das Mineral wurde nach einem amerikanischen Mineralogen genannt und erstmal 1902 analysiert. Farbgebendes Element ist Mangan. Charakteristisch für Kunzit ist sein deutlicher Pleochroismus, also seine Mehrfarbigkeit von rosa zu gelb abhängig von Betrachtungsrichtung. Dieses Farbenspiel ist auch auf dem Foto erkennbar.
Lepidolith stammt aus der kleinen Sammlung der Autorin. Dieses Mineral eignet sich als Edelstein nicht. Seinen Namen, was „schuppiger Stein“ bedeutet, bekam es von dem berühmten deutschen Chemiker Martin H. Klaproth.<<

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